本發明屬于銀離子(ag+)檢測領域,具體涉及一種用于ag+檢測的喹啉類熒光探針及其制備方法和應用。
背景技術:
1、銀離子(ag+)具有獨特的生物特性,包括抗菌、抗病毒、抗氧化活性、增強免疫和促進代謝。ag+可通過刺激傷口周圍細胞增殖來加速傷口愈合,并對眼部感染、皮膚潰瘍和燒傷相關感染顯示出治療效果。銀納米粒子進一步成為多功能藥物遞送平臺。除了生物醫學應用外,ag+還具有出色的延展性、導電性和導熱性,使其在化學工程、電子和攝影等領域有多種工業應用。然而,長期接觸ag+會引發有害的生理反應,包括免疫抑制、神經功能障礙、內分泌紊亂、胃黏膜損傷、肝變性和全身性炎癥。ag+在環境中的積累對生態系統構成重大風險,影響植物生長并威脅水生生物。因此,在生物和環境樣本中靈敏檢測銀離子對于臨床診斷和環境監測都具有至關重要的意義。
2、傳統的ag+檢測方法主要包括比色法、氣相色譜法、電化學方法、原子吸收光譜法、凝膠技術以及電感耦合等離子體質譜法,但這些技術普遍存在設備昂貴、操作復雜或響應速度慢等問題。熒光探針技術因其出色的特異性、低毒性以及實時動態監測的能力,在環境科學、生物醫學和病毒學研究中備受關注,但現有小分子熒光探針往往存在光穩定性差、靈敏度低、響應速度慢且抗干擾性差等缺陷。熒光成像能夠無創地觀察生物系統中離子和小分子生物物質的細微濃度變化,為疾病進展提供重要的診斷信息。但現有探針中能夠抑制背景干擾、生物毒性小并對生物組織的光學損傷小的紅色熒光探針則相對較少。葉飛等人在《塔蘭塔》(talanta)2019年3月第200卷報道了一種萘酰亞胺類熒光探針,能夠在通過綠色熒光完全淬滅對?ag+?進行選擇性的識別,但是該探針只能中性和堿性條件下響應?ag+,且探針識別?ag+?的檢測限相對較高(1.20?μm),從而在一定程度上限制了其對痕量ag+的檢測應用。
3、在分析化學領域,席夫堿探針因其出色的配位能力、可調的光物理性質以及易于結構修飾的特點而成為不可或缺的工具。值得注意的是,這些分子中的雜原子可作為金屬離子的強大識別位點,從而實現穩定的螯合物形成。近年來,研究者不斷嘗試探索新型席夫堿探針,但仍面臨靈敏度低及響應速度慢的挑戰。劉凱等人在《塔蘭塔》(talanta)2024年6月第278期報道了香豆素希夫堿探針,能夠在通過紅色熒光淬滅識別?ag+,但是該探針可通過同樣的熒光響應識別hg2+(專一性不夠理想),且探針識別?ag+?的靈敏度相對較低(檢測限為0.25?μm)且水溶性差(溶劑乙腈與水的體積比為4:1),另外,探針由于毒性或生物兼容性的因素無法用于生物成像,在很大程度上限制了其在生物領域對痕量ag+的檢測應用。
4、根據目前的文獻報道,對于ag+的識別方法主要存在以下缺陷:
5、1.?用于ag+檢測的熒光探針發射波長相對較短;
6、2.?現有的用于ag+檢測的熒光探針靈敏度和響應速度不理想;
7、3.?現有的用于ag+檢測的熒光能夠制成試紙并結合智能手機識別技術用于ag+實時檢測的探針較為稀缺。
8、4.現有的用于ag+檢測的熒光探針能夠用于小鼠活體成像的探針相對較少。
技術實現思路
1、本發明是要解決現有的用于ag+檢測的熒光探針發射波長短、靈敏度低和響應速度慢、對環境水樣的ag+無法實時進行檢測及生物兼容性低等技術問題,而提供一種用于ag+檢測的喹啉類熒光探針及其制備方法和應用,這種用于銀離子檢測的喹啉類熒光探針結構新穎、穩定性好、靈敏度高、抗干擾性強且生物兼容性好,可實現其對ag+的定性檢測及生物成像應用。
2、本發明的用于ag+檢測的喹啉類熒光探針,其結構為:
3、
4、上述用于ag+檢測的喹啉類熒光探針是采用6-(二氨甲基)喹啉-2-甲醛和氨基硫脲反應得到希夫堿中間體,其反應式為:
5、
6、再采用希夫堿中間體與溴代苯乙酮進行環合加成反應,得到用于ag+檢測的喹啉類熒光探針,其反應式為:
7、
8、上述的用于ag+檢測的喹啉類熒光探針的制備方法,具體按以下步驟進行:
9、一、按喹啉醛單體與氨基硫脲的物質的量之比為(1~2):1的比例,將喹啉醛單體和氨基硫脲加入到溶劑ⅰ中,再按照喹啉醛單體與酸的物質的量之比為1:(0.01~0.1),將酸作為催化劑加入到溶劑ⅰ中,混合均勻,得到反應溶液ⅰ;其中喹啉醛單體為6-(二甲氨基)喹啉-2-甲醛;
10、二、將反應溶液ⅰ加入到圓底燒瓶中,將圓底燒瓶進行抽真空-充氮氣的循環操作,使圓底燒瓶內保持氮氣環境;
11、三、將圓底燒瓶的溫度升至60~80?℃保持8~14小時進行反應;
12、四、反應結束后降至室溫,抽濾,濾餅用混合溶劑ⅱ洗滌干凈,真空干燥后,得到希夫堿中間體;
13、五、按希夫堿中間體與溴代苯乙酮的物質的量之比為(1~1.3)?:1?的比例,將希夫堿中間體和溴代苯乙酮加入到有機溶劑中,在回流條件下反應10~14?h;
14、六、反應結束后抽濾,濾餅用混合溶劑ⅱ洗滌干凈,真空干燥后,得到用于ag+檢測的喹啉類熒光探針。
15、更進一步地,步驟一中所述的喹啉醛單體的合成方法如下:
16、(1)先將n,n-二甲基對苯二胺加入到濃鹽酸中,再向體系中滴加丁烯醛,室溫反應1小時,得到淡黃色固體6-(二甲氨基)-2-甲基喹啉中間體;
17、(2)再將6-(二甲氨基)-2-甲基喹啉中間體、4.5?g二氧化硒加入到20?ml?二甲苯中,在145?℃條件下反應3~6小時,得到6-(二甲氨基)喹啉-2-甲醛;
18、喹啉醛單體合成的化學反式如下:
19、
20、
21、更進一步地,步驟一中所述的溶劑ⅰ為乙醇、甲醇、甲苯、二氧六環中的任意一種。
22、更進一步地,步驟一中所述的酸為冰乙酸、三氟乙酸、對甲苯磺酸、質量百分濃度為30%~37%的濃鹽酸或質量百分濃度為95%~98%的濃硫酸。
23、更進一步地,步驟一中所述的酸與喹啉醛單體的物質的量之比為(0.01~0.1):1。
24、更進一步地,步驟四和步驟六中所述的混合溶劑ⅱ為四氫呋喃、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮或氯仿。
25、更進一步地,步驟五中所述的有機溶劑為四氫呋喃、丙酮、甲醇或乙醇。
26、上述的用于ag+檢測的喹啉類熒光探針的應用,是將其作為熒光探針用于ag+的定性檢測。
27、利用上述的一種用于ag+檢測的熒光探針進行ag+的定性檢測的方法,按以下步驟進行:
28、一、將用于ag+檢測的喹啉類熒光探針均勻分散在ph=7.4的hepes緩沖溶液與二甲基亞砜的體積比為8:2的混合液中,得到探針溶液a;探針溶液a中用于ag+檢測的喹啉類熒光探針的濃度為5~10?μm;
29、二、向探針溶液a中加入待測樣品ⅰ,均勻混合后,得到待測溶液b;
30、三、以430?nm為激發波長,測定探針溶液a的熒光發射光譜,記錄發射波長為580nm時的發射強度,記為ta;
31、四、以430?nm為激發波長,測定待測溶液b的熒光發射光譜,記錄發射波長為580nm時的發射強度,記為tb;
32、五、比較ta和tb,若tb>ta,則判定待測樣品中含有ag+。
33、本發明的一種用于ag+檢測的喹啉類熒光探針及其制備方法和應用,與現有技術相比,有益效果為:
34、本發明的喹啉類熒光探針作為熒光探針對ag+表現出較強的特異性和抗干擾能力,能夠對ag+實現識別,不受其它競爭離子的干擾,如fe3+,?cu2+,?cd2+,?zn2+,?ca2+,?cr3+,ag+,?mg2+,?al3+,?ni2+,?ba2+,?co2+,?pb2+,?fe2+and?hg2+,且不受酸堿環境的影響。與其它熒光探針相比較,本發明的喹啉類熒光探針可應用于環境水樣和小鼠中對ag+的生物成像,擴大了喹啉類熒光探針的應用領域。使用本發明的喹啉類熒光探針檢測ag+的方法簡單、響應迅速,在測試過程中喹啉類熒光探針能夠保持穩定的熒光強度,說明其具有良好的光學穩定性,識別性能不受外界環境的影響。